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초음파를 이용한 레드머드로부터 유가금속 회수에 관한 연구
임기혁(Lim, Ki-Hyuk),손병현(Shon Byung-Hyun) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.1
알루미나를 생산하는 Bayer 공정에서 발생하는 레드머드는 환경과 인간에게 심각한 위험요인이 되고 있어, 알루미늄 산업에서 레드머드의 발생량을 줄이거나 또는 재활용 하는 것은 매우 시급한 문제이다. 본 연구에서는 초음파 강도, 반응온도, 반응시간 및 산성용액 농도 등 4가지 변수가 레드머드 내의 철과 알루미늄의 침출에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 레드머드로부터 금속 성분의 용출에 미치는 가장 중요한 변수는 초음파 강도와 반응온도로 나타났다. 초음파를 조사할 경우, 철과 알루미늄의 회수율은 초음파를 조사하지 않은 경우보다 각각 1.72배와 1.28배 정도 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구결과, 알루미나로부터 금속성분을 회수하기 위한 적정 조업조건은 초음파 강도 150 W, 황산 용액의 농도 4-6N, 반응온도 70℃, 반응시간 2시간 등이었다. The red mud generated from the Bayer alumina production process seriously threatens the environment and human safety. Therefore, the reduction and recycling of red mud is an urgent topic in the aluminum industry. In this study, the effects of four parameters, ultrasound power, reaction temperature, time, and acid concentration, on the leaching of Fe, Al from red mud was investigated. The major parameters influencing the metal recovery efficiency from red mud were ultrasound power and reaction temperature. The use of ultrasonic irradiation resulted in 1.72 and 1.28 times higher recovery efficiency for Fe and Al, respectively. The proper conditions for the recovery of the metal components present in the red mud is the ultrasound intensity (150 W), sulfuric acid concentration (4-6N), reaction temperature (70 ℃), and reaction time (2 hours), etc.
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김진욱(Kim, Jin-Uk),임기혁(Lim, Ki-Hyuk),손병현(Shon Byung-Hyun) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.2
본 연구에서는 폐타이어 열분해 잔류물(char)을 이용하여 활성탄을 제조하기 위한 연구를 수행하였다. 활성탄 제조는 고정층 석영관 반응기에서 수증기를 이용한 물리적 활성화 방법을 사용하였으며, 주요한 실험 변수는 활성화 온도, 활성화 시간, 승온속도 및 활성화제의 주입량 등이다. 활성탄 제조 후 세공분포를 분석한 결과, 활성화 온도 850℃, 승온속도 5 ℃/min, 활성화 시간 3 hr의 조건에서 제조한 활성탄이 미세세공(micropore), 중간세공(mesopore) 및 거대세공(macropore)이 가장 많이 발달함을 알 수 있었다. 본 연구결과, 폐타이어 열분해 잔류물을 이용한 활성탄 제조의 최적 조건은 활성화 온도 850℃, 활성화 시간 3 hr, 승온속도 5 ℃/min, 활성화제 공급량 3 g H<sub>2</sub>O/char-g·hr 등으로 조사되었다. 이 조건에서 제조한 활성탄의 BET 비표면적은 517.6 m2/g, 총 세공부피 0.648 cm3/g으로 나타나 활성탄으로서의 사용 가능성을 확인할 수 있었다.
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싸이클론과 배플 및 백필터 원리를 결합한 하이브리드형 집진기의 최적화 설계를 위한 수치해석
홍성길(Hong, Sung-Gil),정유진(Jung, Yu-Jin),임기혁(Lim, Ki-Hyuk),유정근(Yoo, Jeong-Kun),손병현(Shon Byung-Hyun) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.2
본 연구에서는 하나의 장치 내에서 “싸이클론-관성충돌-여과포 집진”이 동시에 이루어지는 멀티 집진기의 집 진 효율을 극대화시키기 위한 설계 조건을 검토하였다. 먼저 싸이클론의 입구 형상에 대한 수치 해석 결과, 접선 유 입식 입구에 가이드 베인을 추가로 설계한 경우 선회류의 회전수가 많고 강하게 형성되어 사이클론부에서 조대입자 의 유선 이탈을 촉진시키는데 매우 효과적인 것으로 예측되었다. 그러나 사이클론의 하단부가 벤츄리 모양이기 때문 에 약 4~5 m/s의 강한 하향 흐름이 호퍼 하단까지 지속되어 분진의 재비산 가능성이 있는 것으로 나타났다. 이에, 사 이클론부 하단의 벤츄리를 제거하며 분진 재비산 문제는 해소 가능할 것으로 나타났다. 충돌 차단형 배플의 간격을 조정하여 통과유속을 빠르게 한 결과, 충돌 효과는 더욱 증가할 것으로 예측되었으나 탈리 분진이 간섭을 받을 수 있 는 문제점이 예상되어 배플은 기본 설계안대로 유지하는 것이 바람직할 것으로 나타났다. The current research reviewed the design conditions that would maximize the efficiency of the hybrid collector that combines in one unit "cyclone-inertial impaction-bag filter". The computational analysis for the shape of cyclone entry predicts that a design that installs the guide vane at the entry of the tangential type cyclone brings a high-rpm and powerful vortex, very effective in promoting the deflection of coarse particles from the streamline at the cyclone. As the lower part of the cyclone is venturi-shaped, however, a strong flow downward of 4 to 5 m/sec persists through the lower part of the hopper, revealing the likely reentrainment of collected dust. And the removal of the venturi at the lower part of the cyclone would solve the problem of the reentrainment of collected dust. The acceleration of the flow velocity through the adjustment of the gap of the collision baffle would increase the effect of collision, but as the interference with the dust separation is expected, the original design should be kept for the baffle.
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여과집진기의 탈진 성능 향상을 위한 충격 기류 분사 시스템 최적화 설계에 관한 연구
홍성길(Hong, Sung-Gil),정유진(Jung, Yu-Jin),박기우(Park, Ki-Woo),정문헌(Jung, Moon-Hun),임기혁(Lim, Ki-Hyuk),서혜민(Suh, Hye-Min),손병현(Shon Byung-Hyun) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.8
본 연구에서는 전산유체역학(CFD)을 이용하여 산업체에 널리 적용되고 있는 충격기류형 탈진시스템의 탈진 특성을 규명하고, 그 성능을 향상시키기 위해 탈진부 유니트(unit) 형상을 개조한 경우의 탈진 성능을 비교하였다. 탈 진부 각 형상별로 탈진 공기량과 기류 분포, 유입속도 분포 등을 검토한 결과, 블로우 튜브에 노즐을 설치한 경우 (Case 3)와 벤츄리에 이중 유입관을 설치한 경우(Case4, 5)가 현재 현장에서 널리 적용되고 있는 구조(Case 1)에 비 해 탈진 공기량의 증폭 효과 및 기류 폭의 확장 현상이 우수한 것으로 예측되었다. 선정된 Case-5를 상용 백필터의 사양(직경 150 mm)에 적용하기 위해 벤츄리 제원을 결정한 결과, 내측 유입관의 직경 50 mm, 외측 유입관의 직경 90 mm의 제원을 적용하면 탈진 공기량을 최대로 유지할 수 있을 것으로 판단된다. The dedusting characteristics of pulse air jet type dedusting system which is widely applied in the industries were identified by utilizing the computational fluid dynamics (CFD) and the dedusting performance in modified shape of dedusting unit was compared in this study. The review on the dedusting air volume, air stream distribution and inflow velocity distribution on each shape of dedusting part showed that the case of installing the nozzle on the blow tube (Case-3) and the case of installing the double intaking tube to the venturi (Case-4 and Case-5) were more excellent than the structure (Case-1) which is widely applied in the field in its amplification effect on the air volume and extension of stream width. The specification of venturi was decided to apply the selected Case-5 for the option of the commercial back filter. It is considered that the dedusting air volume will be maintained in maximum in the case of 50 mm and 90 mm for the diameter of internal and external intaking pipe respectively.
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